电力巡线自转旋翼无人机飞行控制的研究

目前,由于我国经济发展的不平衡性导致电源和负荷分布不均匀.我国西部及北部地区是电力能源的主要产地,而东部和南部地区是电力的负荷中心,大容量远距离输电在我国已然成为一种必然趋势.而自转旋翼无人机由于其特殊的操纵和控制特点,特别适合应用于电力巡线领域.分别对自转旋翼无人机的高度和速度通道进行了研究,设计了高度和速度通道的控制策略;并针对自转旋翼机在转弯飞行时容易出现侧滑的弊端,设计了转弯控制回路的侧偏修正控制律,提高了自转旋翼无人机的飞行稳定性.运用Matlab软件对控制通道进行了仿真验证,证明了以上控制通道设计的正确性,从而保证了自转旋翼无人机的飞行安全.     

小型旋翼无人机巡线模拟降雨系统

为了改善现阶段巡线小型旋翼无人机在降雨环境下巡检性能参差不齐的现状,根据无人机在降雨环境下的巡检功能要求,在分析降雨对飞行性能影响的基础上,有针对性地确定系统参数,采用西门子S7-200控制器构建了适用于小型旋翼无人机巡线的模拟降雨系统,阐述了系统的硬件组成、控制算法及软件实现,该系统可自动调节降雨强度、实时显示并存储试验数据.试验测试结果表明,系统稳定可靠,可检测小型旋翼无人机在降雨环境下的巡检性能,对于大、中型旋翼以及固翼等无人机的巡检性能试验开发具有重要意义.     

无人机巡线车的研究及设计

无人机作为电力巡线的新技术,近年来已成为输电线路巡检领域研究的热点。通过介绍无人机巡线的相关技术及特点,针对无人机装载和运输不便,以及无人机巡线车在国内还未广泛应用等现状,综合考虑电气安全、设备集成、空间设计、重量分布及整体减震等因素,研究并设计了一种用来运输无人机,并可对无人机进行监视、控制及操作的车辆平台,有效地提高了巡线工作效率和管理水平。     

采用无人机航拍图像的电力绝缘子缺损检测

高压输电线路距离远、规模大,工作环境恶劣,采用人力巡检耗时长、劳动强度大,不能满足日益增长的巡检需求。结合视觉检测与智能算法,使用无人机航拍图像实现目标检测和故障辨识,能准确快速定位故障点,大幅提高巡检质量,提高故障检测的效率,已经成为当前研究的热点。本文在深入调查大量国内外文献的基础上,使用Faster-RCNN算法,使用848张无人机捕获的绝缘子图像构建数据集,训练出了用于检测绝缘子以及绝缘子缺损的模型,引入平均精度MAP等指标对模型进行评价,在绝缘子以及绝缘子缺损两类识别中,MAP分别达到了97.73%和90.52%。结果表明,该算法在识别绝缘子缺损故障具有良好的效果。     

电力巡线无人机数据传输系统研究

针对无人机数据链系统需要同时传输不同类型信息而且其性能指标迥异的问题,提出了安全性非对称信息一体化传输技术。该技术采用直接序列扩频技术对遥测等重要数据进行附加保护,与图像数据复接后统一进行QPSK调制,解决了直接复接技术可靠性不足、UQPSK功率分配灵活性差的问题,实现了多类型信息的差别复合传输。仿真结果表明,在改善频带利用率的同时,提高了重要信息链路的接收信噪比,与理论分析一致。     

PDA移动服务在电力巡线中的应用与研究

介绍PDA移动服务在电力巡线中的必要性,提出基于PDA的电力巡线数据采集系统的设计与实现方案,最后总结了系统特点.     

基于摄像头的输电线无人机自主巡线方案设计

为满足输电线的巡检需求,提高输电线巡检效率、安全性以及自动化程度,提出了一种基于摄像头的输电线无人机自主巡线方案。无人机采用STM32F407为主控制芯片,用黑白摄像头采集输电线与背景的灰度图像信息,然后依次对图像进行二值化、中值滤波和输电线提取处理,规划无人机的巡线路径。此外,无人机还搭配433 MHz无线通信模块,用户可以通过无线手柄远距离遥控。仿真实验表明,此方案能有效地实现无人机自主巡线飞行,为无人机搭载可见光视频采集、紫外成像等装置及进行输电线航拍巡检搭建了良好的平台。     

基于Order-Aware网络内点筛选网络的电力巡线航拍图像拼接

电力巡线图像纹理复杂且具有视差变化,针对传统算法获取成对匹配点数量较少、配准精度较低,严重影响电力巡线无人机图像拼接效果等问题,提出了一种基于改进OANet的图像拼接算法。首先,借助加速“风”（AKAZE）算法对待拼接电力巡线图像进行粗匹配;其次,对OANet中Order-Aware模块添加挤压和激励网络（SENet）,从而增强网络对局部和全局上下文信息的抓取能力,得到更精确的成对匹配点;然后,通过MPA算法配准待拼接图像;最后,借助内容压缩感知算法计算重叠区域的最佳缝合线以完成图像拼接。改进OANet相较原OANet的正确匹配点数量增加了10%左右,耗时平均增加了10 ms;与APAP算法、AANAP算法、MPA算法等配准拼接算法相比,所提算法的拼接质量最好,其待拼接图像的重叠区域的均方根误差为0,非重叠区域未发生畸变。实验结果表明,所提算法可快速、稳定地拼接电力巡线航拍图像。     

电动多旋翼无人机在高压电路协同巡线中的应用

针对现有无人机巡线效果差的问题,提出了电动多旋翼无人机在高压电路协同巡线中的应用.在实际环境中进行实验验证分析,由结果可知,该无人机巡线效果较好,为保障高压电路故障排查提供设备支持.     

基于多尺度FAST-9的图像快速匹配算法

FAST-9检测子不具备尺度不变性,为此,提出一种基于多尺度FAST-9的图像快速匹配算法。对图像建立高斯尺度空间,在各图层上应用FAST-9检测子分别提取特征点,在其周围建立圆形区域并分配主方向,同时建立方形区域构造SURF描述子,利用基于最近邻匹配方法进行匹配。实验结果表明,与SURF、SIFT算法相比,该算法具有较高的匹配速度。     

基于嵌入式GIS的电力巡检系统的研究

介绍了一种基于嵌入式GIS技术的电力移动巡检系统的设计与开发。系统硬件由掌上电脑和CF卡式GPS接收机组成，软件平台为WINCE，嵌入式GIS开发工具采用eSuperMap。所开发的系统支持配电网络电子地图导入和基本操作，可以基于GPS获取位置信息，实现杆塔快速定位，记录或查询缺陷信息。该系统利于提高农村配电网络的线路巡检效率，有实用性。     

基于GPS的电力巡检系统

提出一种适用于北方寒冷气候的新型电力巡检系统,该系统基于GPS和专业电力抄表器,利用计算机网络技术,将电力线路巡检纳入规范化、科学化、信息化、网络化的轨道.本文重点介绍了系统设计和设备选型,并说明了该系统的技术难点及特点.     

蚁群算法在电力巡检路线规划中的应用

为了提高电力巡检效率,需要制定科学合理的巡检路径规划方案。通过分析电力线路巡检工作的内容和特点,建立了基于 VRP(车辆路径问题)的巡检路径规划模型并利用蚁群算法对问题进行求解。实验求解结果表明,利用该方法进行巡检路线的优化,改善了巡检方案的科学性、合理性,提高电力巡检部门的工作效率。     

220kV电网开展直升机巡检的探索与研究

针对传统巡检工作的缺陷,提出针对220kV电网开展直升机巡检的工作方式。     

实时图像匹配辅助无人机导航研究

针对GPS/INS组合导航系统在抗干扰性和精度上不能完全满足无人机导航系统要求的问题,利用实时图像匹配辅助无人机导航的方法进行仿真研究.首先,对输入图像进行目标识别定位,为了满足系统的实时性要求,研究采用光电混合联合变换相关器进行实时图像匹配,仿真结果表明,目标的识别定位精度小于两个像素,能够为无人机提供精确的导航信息;再根据摄影测量原理计算导航信息中的位置和姿态角信息;最后,将匹配定位得到的导航信息通过Kalman滤波器与惯导系统解算的导航信息进行信息融合,仿真结果表明,滤波后导航信息的误差均获得了较明显的收敛,提高了无人机导航系统的抗干扰性和导航精度.     

基于改进算法的航拍图像匹配方法

针对无人机航拍过程中因发生机体抖动或机身倾斜而造成的拍摄图像畸变会导致匹配效率低、错误率高的问题,提出一种改进的ASIFT和RANSAC算法相结合的航拍畸变图像匹配策略。对航拍畸变图像采用ASIFT进行预处理,在关键点周围建立的内、外两个八边形邻域内构建112维描述子代替传统SIFT算法的128维描述子,再采用RANSAC算法剔除误匹配点。仿真结果显示,该方法适用于无人机航拍图像的配准,具有仿射不变性,且与传统的ASIFT+RANSAC方法相比匹配速率提高了10%~20%,正确匹配率提高了5%~10%。     

基于巡逻无人机的轻量型安全帽佩戴检测方法与应用

目前,安全帽检测系统主要使用固定摄像头,无法实现全区域检测,而基于深度学习的检测算法结构复杂、计算成本高,无法满足移动端和嵌入式设备的部署要求。针对上述问题,该文提出一种基于无人机的安全帽轻量型视觉检测算法。系统通过无人机平台搭载的相机对施工现场进行图像采集,并无线传输至后台计算机进行处理,检测算法基于 YOLOv5s 框架进行了轻量化改进。针对无人机采集影像中目标占比较小的问题,该文采用了多尺度检测、图像预处理、正负样本不均衡等方法,对 YOLOv5s 目标检测算法进行针对性改进。测试结果表明,与原模型相比,轻量型目标检测模型的平均精度均值仅下降了 1.72%,但在同一 CPU 上的推理速度提升了 1 倍,浮点计算量由原来的每秒 165 亿次压缩至每秒 34 亿次,模型大小约为原模型的 1/10。     

电力巡检无人机精准降落方法研究与应用

针对现有电力巡检无人机降落方法定位误差较大、机身稳定性较差、易受外部环境干扰等问题,提出一种电力巡检无人机自适应降落方法.构建基于多级视觉标识图像识别的四维定位降落方法,指引无人机进行垂直方向精确降落.开发基于分段式反馈控制的速度矢量的四维控制方法,稳定无人机水平方向的姿态.设计基于视觉标识阵列的自适应抗干扰降落方法,克服降落平台的阴影对无人机定位的影响.开展无人机精准降落现场实验,结果表明所提方法具有非常高的降落定位精度,简单实用.     

遗传算法路径规划在无人机电力巡线中的应用

无人直升机在规划巡线线路时,由于不满足无人机的机械性能或有撞山风险,需经常对路径进行局部规划,本文将遗传算法应用于无人直升机局部路径规划。针对遗传算法在进化过程中容易出现大量无效路径,导致进化效率低下,运算时间长的情况,设计了路径修复机制,引入插入算子和删除算子,有效提高了运算效率。试验结果表明这种方法能够很好的解决无人直升机在电力巡线中的局部路径规划问题。